2. Другорядна балка

У цьому розділі курсового проекту необхідно виконати розрахунок та підбір другорядної балки. Оскільки така балка сприймає обмежене навантаження з невеликої вантажної площі балкової клітки (рис. 10), то якщо дозволяє сортамент металопрокату, її бажано прийняти у вигляді прокатного профілю. Таким чином в результаті розрахунку необхідно визначити профіль балки за сортаментом.

Рис. 10. Вантажна площа другорядної балки.

Зазвичай виникнення пластичних деформацій в другорядних балках балкових кліток є небажаним, тому відповідно до класифікації за ДБН [2], такий елемент відноситься до 1-го класу.

Відповідно до ДБН [2] така балка при відсутності динамічних навантажень має відповідати семи основним вимогам:

• міцності за нормальними напруженнями;

• міцності за дотичними напруженнями;

• міцності за приведеними напруженнями;

• міцності за локальними напруженнями;

• загальної стійкості;

• місцевої стійкості елементів перерізу;

• жорсткості.

Розрахункова схема другорядної балки являє собою шарнірно оперту по кінцях балку (рис. 11), в якій від зовнішнього рівномірно розподіленого навантаження виникають внутрішні зусилля – поперечна сила та згинальний момент. Епюри цих зусиль також зображено на рис. 11.

Рис. 11. Розрахункова схема другорядної балки.

2.1. Визначення розрахункових характеристик сталі.

Спочатку визначимо розрахункові характеристики сталі, з якої буде виготовлено другорядну балку. Вони відшукуються за відповідними таблицями ДБН [2] залежно від заданого за вихідними даними класу сталі (позиція 1 вихідних даних):

- розрахунковий опір R_y = 270 МПа = 27 кН/см² (для фасонного прокату сталі класу С285 товщиною від 10 до 20 мм) – табл. Е.2¹ дод. Е ДБН [2];

- модуль пружності Е = 2,06  10⁵ МПа = 20 600 кН/см² (для всіх сталей незалежно від їх типу) – табл. Г.1² дод. Г ДБН [2];

- густина  = 7850 кг/м³ (для всіх сталей незалежно від їх типу) – табл. Г.1 дод. Г ДБН [2].

2.2. Визначення навантажень.

Визначимо навантаження, які діють на другорядну балку. Другорядна балка окрім технологічного навантаження на панелі настилу сприймає навантаження від ваги панелі настилу, а також власної ваги самої балки.

Характеристичне значення навантаження від ваги панелі настилу може бути розраховано за наступним виразом:

кг/м² = 0,67 кН/м²,

де А = 33,5 см ² = 0,00335 м² – площа поперечного перерізу панелі настилу (за результатами розрахунку настилу в розділі 1);

а₀ = 39,4 см = 0,394 м – ширина панелі настилу в осях (за результатами розрахунку настилу в розділі 1).

Характеристичне значення навантаження від власної ваги другорядної балки на даному етапі може бути встановлено лише наближено, оскільки переріз балки поки ще невідомий. Рекомендується приймати це значення в залежності від прольоту балки наступним чином:

кг/м² для прольотів l = 5,00 – 5,50 м;

кг/м² для прольотів l = 5,50 – 6,00 м;

кг/м² для прольотів l = 6,00 – 6,50 м;

кг/м² для прольотів l = 6,50 – 7,00 м.

Тоді в нашому випадку приймемо для заданого прольоту балки l = 6,30 м (позиція 6 вихідних даних) кг/м² = 0,33 кН/м².

Повне навантаження на другорядну балку збирається з ширини визначеної вантажної площі c₀ = 3 м (рис. 10). Відповідні розрахункові граничне та експлуатаційне значення дорівнюватимуть (позначено додатковим індексом “l”):

,

,

де _fm – коефіцієнт надійності за граничним значенням навантаження, який для технологічного навантаження заданий за вихідними даними (позиція 4 вихідних даних), а для навантаження від власної ваги сталевих елементів визначається за табл. 5.1 ДБН [4];

_fе – коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням навантаження, який в практиці проектування для технологічних навантажень на робочі площадки і навантаження від власної ваги сталевих елементів здебільшого приймається _fе = 1,0.

Розрахунок другорядної балки проводиться в два етапи. Спочатку виконується підбір поперечного перерізу балки, а потім – його перевірка на виконання необхідних вимог за ДБН [2].